混凝土輸送泵長(zhǎng)距離泵送技術(shù)的應(yīng)用
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摘 要： 通過(guò)對(duì)隧道二次襯砌機(jī)械配套施工模式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，闡述了短隧道二次襯砌采用混凝土長(zhǎng)距離泵送技術(shù)的可行性。為充分發(fā)揮混凝土輸送泵的效率提供了參考，也為隧道施工項(xiàng)目的安全質(zhì)量和成本控制提出了較好的建議。
關(guān)鍵詞： 混凝土輸送泵；長(zhǎng)距離泵送；應(yīng)用
1 概述
泵送混凝土是指混凝土從攪拌運(yùn)輸車或儲(chǔ)料斗中卸入混凝土泵的料斗，利用泵的壓力將混凝土沿管道直接輸送到澆筑地點(diǎn)的工藝。它具有輸送能力大、速度快、效率高、節(jié)省人力、能連續(xù)作業(yè)等特點(diǎn)。因此，我國(guó)目前的大體積基礎(chǔ)混凝土施工設(shè)計(jì)中（如隧道） ，一般要求采用此技術(shù)。
隧道襯砌施工一般采用“站（攪拌站生產(chǎn)混凝土）→車（混凝土輸送車運(yùn)輸混凝土） →泵（混凝土輸送泵泵送混凝土） →模（模板臺(tái)車灌注混凝土） ”施作模式，這種模式的最大優(yōu)點(diǎn)是作業(yè)靈活。但掘進(jìn)長(zhǎng)度在500m以下的隧道襯砌施工中宜去掉“車”這個(gè)環(huán)節(jié)，充分利用混凝土輸送泵的長(zhǎng)距離泵送功能，達(dá)到質(zhì)量上更優(yōu)、資源配備更佳、使用上更可靠、效率更高的效果。目前，國(guó)內(nèi)一些公路和水電項(xiàng)目中的短隧道襯砌已經(jīng)應(yīng)用了這種長(zhǎng)距離泵送作業(yè)模式并取得了成功，但多數(shù)隧道施工隊(duì)伍更習(xí)慣于長(zhǎng)大隧道襯砌施工的“站→車→泵→?！蹦Ｊ?。
實(shí)施混凝土長(zhǎng)距離泵送的關(guān)鍵是要熟練掌握混凝土輸送泵性能，并對(duì)混凝土拌合物的原材料、配合比及混凝土輸送管的布管形式等加以綜合考慮。下面以隧道襯砌施工為例闡述混凝土長(zhǎng)距離泵送技術(shù)的應(yīng)用。
2 掌握混凝土輸送泵的性能
操作員必須進(jìn)行崗前培訓(xùn)，熟悉和掌握混凝土輸送泵的結(jié)構(gòu)原理和使用維護(hù)方法；必須掌握由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員編制的混凝土輸送泵安全操作規(guī)程；熟悉混凝土輸送泵的技術(shù)性能參數(shù)及混凝土輸送泵的工作特性（見圖1） 。
 混凝土輸送泵具有恒功率調(diào)節(jié)功能，即混凝土的輸送量是由混凝土的輸出壓力確定的，壓力小則輸送量大，輸送壓力大則量小。這種功能是主油泵的恒功率調(diào)節(jié)器在起作用，它能使泵的泵送能力處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。混凝土的輸出壓力是由輸送距離產(chǎn)生的，它與輸送管的大小，實(shí)際布管形式及混凝土的坍落度等有關(guān)，基本上成正比關(guān)系。
3 生產(chǎn)出可泵性能良好的混凝土拌合物
3. 1 泵送混凝土原材料的選擇
?。?）粗骨料。粗骨料的最大粒徑取決于輸送管內(nèi)徑。粗骨料與輸送管內(nèi)徑之比宜為1∶3 （碎石）或1∶2.5 （卵石） 。另外要求粗骨料采用連續(xù)級(jí)配，針片狀顆粒含量不大于10%。
?。?）細(xì)骨料。細(xì)骨料（砂）對(duì)混凝土拌合物的可泵性能有很大影響。細(xì)骨料（砂）的細(xì)度模數(shù)宜為2. 3～3. 2，采用連續(xù)級(jí)配，其中粒徑在0. 315mm以下的細(xì)骨料所占的比例不應(yīng)小于15%，最好達(dá)到20% ，這對(duì)改善可泵性非常重要。
?。?）水泥。為防止混凝土在拌送過(guò)程中產(chǎn)生離析，水泥品種要求選擇保水性好、泌水性小的水泥，一般選硅酸鹽水泥及普通硅酸鹽水泥。
?。?）外加劑。在泵送混凝土中添加外加劑（如減水劑）或摻入適量粉煤灰不僅對(duì)降低大體積混凝土的水化熱有利，還能改善混凝土的粘塑性和保水性，對(duì)泵送也是有利的。
3. 2 泵送混凝土的配合比
?。?）坍落度的確定。要求混凝土有可泵性，即在泵壓作用下，混凝土能在輸送管道中連續(xù)穩(wěn)定地通過(guò)而不產(chǎn)生離析的性能，它取決于拌合物本身的和易性。在實(shí)際應(yīng)用中和易性往往根據(jù)坍落度來(lái)判斷，坍落度越小，和易性也越小，但坍落度太大又會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度，因此，一般認(rèn)為8cm～20cm較合適，對(duì)不同泵送距離，入泵時(shí)的塌落度應(yīng)按表1選擇。
 （ 2 ）水泥用量。由于水泥砂漿起到潤(rùn)滑管道和傳遞壓力的作用，水泥用量對(duì)可泵性非常重要。用量過(guò)少，混凝土和易性差，泵送阻力大，因此國(guó)外混凝土的最少用量一般為250 kg/m3 ～300kg/m3 ，但也不宜過(guò)多，否則不經(jīng)濟(jì)。我國(guó)《鋼筋混凝土工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（ GBJ204—83 ） 規(guī)定混凝土最少用量為300kg/m3。
?。?）砂率。砂率表示混凝土中粗細(xì)骨料的關(guān)系。為保證可泵性，泵送混凝土的砂率一般要比非泵送混凝土高約2%～5% ，宜為38%～45%。
?。?）水灰比。水灰比表示混凝土拌合物中水與水泥用量的比值。由于它的大小將影響混凝土坍落度的變化，故對(duì)混凝土的可泵性有較大的影響。一般泵送混凝土的水灰比宜為0. 4～0. 6。
3. 3 其它要求
強(qiáng)制式混凝土拌合機(jī)充分?jǐn)嚢瑁⑶以谏a(chǎn)前和生產(chǎn)中經(jīng)常檢查、調(diào)試計(jì)量部分和自動(dòng)控制部分，保證設(shè)備正常使用和保證混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。
4 泵送混凝土的布管
泵送混凝土的布管，一般根據(jù)工程施工場(chǎng)地特點(diǎn)，最大骨料粒徑、混凝土輸送泵的型號(hào)、輸送距離等進(jìn)行選擇和配置。管道敷設(shè)時(shí)要求路線短、彎道少、接頭密、固定牢靠。
4. 1 不同布管的水平換算長(zhǎng)度
通過(guò)不同布管的水平換算長(zhǎng)度和混凝土輸送泵理論最大水平輸送距離相比較，可經(jīng)濟(jì)合理地選擇混凝土輸送泵的型號(hào)。各種形式的輸送管水平換算長(zhǎng)度的近似值見表2。
 計(jì)算公式：
L =Σli +ΣβV ·hi +βR /90°Σbi +βT ·t +βF ·f
式中： L 為水平換算長(zhǎng)度， m； li 為各段水平管線、側(cè)斜向下管線和垂直向下管線的長(zhǎng)度， m； hi 為各段垂直向上管線的長(zhǎng)度， m； bi 為各段彎管的彎折角度， （ °） ； t為錐形管的件數(shù)； f為軟管長(zhǎng)度， m；βV、βR、βT、βF 為換算長(zhǎng)度系數(shù)，見表2。
其中，側(cè)斜向上管線的換算： 1）該段管線長(zhǎng)度減去垂直向上的高度按li 處理； 2）垂直向上的高度按hi處理。
4. 2 垂直向上的布管要求
?。?）垂直向上布管時(shí)，為減輕泵出口處反向壓力，嚴(yán)禁將垂直管道直接裝接在泵的輸出口上，應(yīng)在垂直管架設(shè)的前端裝接長(zhǎng)度不小于10m的水平管。如條件受限制時(shí)，可增加彎管或環(huán)形布管以滿足要求。
?。?2）當(dāng)垂直向上輸送距離較大時(shí)，應(yīng)在混凝土輸送泵Y字管出料口3m ～6m 處安裝逆止閥（亦稱插管） ，以防混凝土拌合物反流。
4. 3 側(cè)斜向下的布管要求
敷設(shè)側(cè)斜向下的管道時(shí)，當(dāng)高差大于20m時(shí)，應(yīng)在斜管下端安裝一段5倍高差長(zhǎng)度的水平管，如條件受限制時(shí)，可增加彎管或環(huán)形布管以滿足要求。如斜管傾斜較大，必要時(shí)，應(yīng)在斜管上端裝置排氣閥，以利排氣。
4. 4 防曬防寒要求
炎熱季節(jié)施工，宜用濕草袋等遮蓋混凝土輸送管，以避免陽(yáng)光直射而造成管內(nèi)混凝土坍落度損失；嚴(yán)寒冬季施工時(shí)，宜用保溫材料包裹混凝土輸送管，以防止管內(nèi)混凝土受凍，并保證混凝土的入模溫度。
5 對(duì)操作的要求
5. 1 一般要求
?。?）作業(yè)前認(rèn)真檢查混凝土輸送泵各部件緊固、密封、潤(rùn)滑、防護(hù)及電源、水源、液壓系統(tǒng)和安全裝置是否已按原廠說(shuō)明書要求正確連接。
?。?）泵送前應(yīng)先用適量的與混凝土內(nèi)成分相同的水泥漿或水泥砂漿潤(rùn)滑輸送管內(nèi)壁。
?。?）作業(yè)時(shí)不準(zhǔn)取下攪拌斗格網(wǎng)或亂動(dòng)其他安全裝置。如發(fā)現(xiàn)不合格的骨料和雜物應(yīng)挑出斗外。
?。?）泵送混凝土應(yīng)連續(xù)作業(yè)，必須暫停時(shí)，停機(jī)時(shí)間應(yīng)控制在10min以內(nèi)，最長(zhǎng)不能超過(guò)30min。暫停時(shí)間內(nèi)，應(yīng)每隔2min反泵送一次。如時(shí)間再長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)排空管道，以防混凝土固結(jié)。
?。?5）泵送時(shí)受料斗內(nèi)應(yīng)經(jīng)常有足夠混凝土，防止吸入空氣形成阻塞。
（ 6）試驗(yàn)人員應(yīng)經(jīng)常檢查原材料，看是否與試驗(yàn)一致，并逐盤目測(cè)出料塌落度，并及時(shí)調(diào)整。
5. 2 管道清洗要求
?。?1）作業(yè)后，必須將料斗內(nèi)和管道內(nèi)的混凝土全部輸出，然后對(duì)泵機(jī)、料斗、管道進(jìn)行沖洗，輸出的殘余混凝土可用于隧道鋪底、邊墻等混凝土施工。經(jīng)濟(jì)的管道清洗方法是用水清洗（污水無(wú)法處理時(shí)用壓縮空氣清洗，本文不再介紹） ，每次可清洗260m以上管道。
（2）用水清洗的注意事項(xiàng)：
?、?所用水泵的性能參數(shù)：壓力不低于4. 3MPa，流量不低于180L /min。
?、?連接管采用變徑管，填塞物（橡膠活塞、海棉球、水泥袋卷等）一定要緊緊地放進(jìn)比輸送管大一級(jí)的變徑管內(nèi)。
?、?填塞物采用海棉球或水泥袋卷時(shí)，海棉球或水泥袋卷一定要浸透水泥漿。
?、?清洗輸送管距離較長(zhǎng)時(shí)，清洗前要先壓入適量水泥砂漿。
?、?清洗時(shí)，人員應(yīng)遠(yuǎn)離管口，并設(shè)防護(hù)裝置以免沖出物傷人。
5. 3 管道堵塞的防止和處理
?。?）管道堵塞的防止：嚴(yán)格按本文3節(jié)～5節(jié)的要求去做，一般能有效地防止管道堵塞?，F(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)距離泵送混凝土?xí)r最頭疼的問題是輸送管堵塞，而堵塞的原因往往又都有違本文所提及的要求。
（ 2）管道堵塞的處理：如出現(xiàn)輸送管堵塞應(yīng)及時(shí)處理。必要時(shí)應(yīng)拆管排除堵塞。
6 結(jié)束語(yǔ)
實(shí)踐證明，混凝土長(zhǎng)距離泵送技術(shù)應(yīng)用于500m以下的短隧道混凝土襯砌施工是可行的。但在實(shí)際使用中要注意：
?、?在攪拌站與輸送泵之間必須設(shè)置中轉(zhuǎn)倉(cāng)；
?、?大于200m的長(zhǎng)距離輸送要特別注重混凝土的配比和材料的選用，要有效地防止堵管；
?、?必須制定長(zhǎng)距離輸送安全操作規(guī)程。 |
| 原作者： 楊友生 |
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